Геном людини

Ми розглянули, що являє собою ген , що кодує поліпептидний ланцюг і як здійснюється контроль за синтезом такого ланцюга. Треба, однак, зауважити, що послідовність ДНК таких генів становить менше 2% всього геному (весь геном представлений більш як 3 млрд п.н.). Решта геному представлена послідовностями ДНК, що не кодують білки. Близько 73% становлять так звані однокопійні ДНК (гени, що кодують білки, також є однокопійними, але вони в даному випадку не включені до 73%). Як випливає з їхньої назви, однокопійні ДНК представлені в геномі одного разу або в крайньому випадку лише кілька разів. Однокопійні ДНК складаються в основному з ДНК-послідовностей інтронів та послідовностей, розташованих між генами. 25% геному, що залишилися, - це повторювані послідовності, які зустрічаються в геномі сотні або тисячі разів. Вони діляться на дисперговані послідовності ДНК та сателітні ДНК.

Дисперговані послідовності ДНК(15% всієї ДНК) представлені SINE (короткі вставні елементи) та LINE (довгі вставні елементи) та деякими іншими послідовностями. Окремі SINE-послідовності мають протяжність від 90 до 500 п.н., а окремі LINE-послідовності можуть включати до 7000 т.п.н. Один з типів SINE-послідовностей називається Alu-наслідками через те, що вони розрізаються Alu-рест-риктазою. Загалом у геномі міститься від 300 000 до 500 000 Alu-послідовностей. Особливістю цих послідовностей є те, що вони можуть копіювати самі себе і копії можуть вставлятися в різні частини геномної ДНК, у тому числі гени, порушуючи їх функцію.

Отже, Alu-послідовності можуть бути одним із типів мутацій.Сателітні повторизібрані впучки в різних районах різних хромосом і складаються з однієї послідовності, що повторюється багато разів. Сателітні повтори ДНК не мають жодного відношення до супутників хромосом, про які йтиметься у розділі, присвяченому хромосомам людини. Сателітна ДНК становить приблизно 10 % послідовності геному і поділяється на а-сателітну ДНК, міні- та мікросателіти. а-сателітна ДНК зазвичай виявляється поряд з центромірами всіх хромосом. Її базова послідовність складається з 171 нуклеотиду і може тандемно, тобто. стик у стик, повторюватися тисячі разів. Міні-сателіти також є тандемно з'єднані повтори. Базова послідовність може складатися з 20-70 п.н., повторюватися така послідовність може десятки разів. Мікросателіти – ще один тип тандемно з'єднаних повторів. Їхня базова послідовність коротка, всього 2—4 п.н., а загальна довжина не перевищує кількох сотень пар нуклеотидів. Як мікро-, так і міні-сателіти широко та успішно використовували для генетичного картування і всього геному людини та окремих генів, так як вони виявляють широку варіабельність за кількістю повторів і внаслідок цього можуть розглядатися як поліморфні локуси1.

Ген- це відрізок молекули ДНК. Тільки ця макромолекула з величезного спектру макромолекул, що у кожній клітині кожного живого організму, здатна самовідтворюватися, отже, передавати у поколіннях клітин чи організмів що міститься у ній інформацію. Здатність ДНК до самовідтворення обумовлена особливостями її хімічної структури.

Збереження всієї наявної ввихідній молекулі ДНКінформації у вигляді певної послідовності нуклеотидів забезпечується за рахунок особливого процесу, що передує поділу будь-якої клітини організму, якийназивається реплікацією ДНК. Це досить складний процес, у якому беруть участь різноманітні ферменти, насамперед ДНК-полімераза та інші білки.

Послідовність нуклеотидів ДНКє кодом для побудови всіх білків організму та деяких типів РНК. Генетичний код є триплетним (кожна амінокислота кодується трійкою нуклеотидів), неперекривається і виродженим (одна амінокислота може кодуватися кількома різними триплетами нуклеотидів). Найбільш важливі перші два нуклеотиди кожного кодону.

Для того, щобінформація про структуру білка, записана мовою кодонів ДНК, потрапила в цитоплазму клітини, він спочатку переписується (транскрибується) на молекулу мРНК. Транскрипція забезпечується великою кількістю ферментів та білків, особлива роль належить РНК-полімеразі. Після закінчення транскрипції мРНК відбувається її дозрівання, або процесинг, який полягає в тому, що з первинного транскрипта мРНК вирізаються спеціальними ферментами інтрони, а екзони, представлені в мРНК, з'єднуються за допомогою спеціальних ферментів разом, утворюючи функціонально зрілу мРНК.

У цитоплазмі клітинвідбуваються розшифрування інформації, закодованої за допомогою генетичного коду, і побудова на матриці мРНК поліпептидного ланцюга певного білка. У цьому процесі беруть участь ще два види РНК - рибосомна (р) та транспортна (т). тРНК служать для перенесення амінокислот. Комплементарність антикодо-на тРНК кодону мРНК є тим специфічним механізмом, який забезпечує строгу трансляцію послідовності кодонів мРНК і відповідно гена в послідовність амінокислот кодується їм поліпептидного ланцюга. Утворення поліпептидного ланцюга із послідовно доставляються до мРНК тРНК з відповідними амінокислотамивідбувається на рибосомах.

Структура генау вищих організмів досить складна. До неї входять промотор, що містить сайт ініціації транскрипції, екзони та інтрони. Екзони містять послідовності гена, що кодують, функція інтронів залишається невідомою. На межі екзонів та інтронів розташовується консенсусна послідовність, що розпізнається ферментами сплайсингу, тобто. ферментами для вирізування інтронів первинного транскрипта мРНК. На З'-кінці гена вже в частині, що не кодує, розташований сайт, що забезпечує додавання 100-200 залишків аденіну до мРНК для забезпечення її стабільності. Для гена характерна звана відкрита рамка зчитування, тобто. наявність досить довгої послідовності триплетів, що кодують амінокислоти, які не перебиваються стоп-кодонами або безглуздими триплетами.

Послідовність генів, що кодують білки, становить менше 2% всього геному (весь геном представлений більш ніж 3 млрд п.н.). Решта геному представлена послідовностями ДНК, що не кодують білки. Близько 75% становлять так звані однокопійні ДНК. 25% геному, що залишилися, - це повторювані послідовності, які зустрічаються в геномі сотні або тисячі разів. Вони діляться на дисперговані послідовності ДНК та сателітні ДНК.